Мара Хардт - Секс в океане или Тайна зарождения жизни [оптимизированы иллюстрации]

У подавляющего большинства видов полиспермия (проникновение в яйцеклетку более одного сперматозоида) приводит к неотвратимой гибели яйца, и яйцеклетки по этой причине вырабатывают надежные механизмы защиты от такого развития событий. У гребневиков рода Beroe всё устроено принципиально по-иному. Вместо того чтобы защищаться от проникновения второго и последующих сперматозоидов, яйцеклетка допускает ввинчивание нескольких штук через мембрану в цитоплазму и подпускает их к ядру {199} 199 … и подпускает их к ядру . – Birkhead, Promiscuity, 186–187. . А затем женский пронуклеус – ядро яйцеклетки – делает свой выбор. Иногда оно решительно устремляется по прямой к сразу же приглянувшемуся сперматозоиду, в других случаях медленно совершает обход своей яйцеклетки и придирчиво осматривает всех прибывших. Оно может остановить свой выбор на каком-то из имеющихся сперматозоидов или дождаться пополнения и повторить обход с осмотром. Напомню на минуточку, всё это происходит внутри единственной биологической клетки, и проводит эти смотрины всего-то пронуклеус, то есть органелла, структура уровня ниже клеточного. Представьте, что вы оставили выбор отца своего будущего ребенка всецело на усмотрение собственной требухи. Где-то так.

Исследователи до сих пор не могут понять, какие именно факторы являются решающими при этом отборе на внутриклеточном уровне, тем более что не ясно даже, от одного или разных самцов поступают сперматозоиды, участвующие в смотре-конкурсе. Что мы точно выяснили – женская селекция вступает в действие на самом базовом из возможных уровней, внутриклеточном, то есть даже более низком в кустистой иерархии древа жизни, чем уровень взаимодействия между яйцеклетками и сперматозоидами.

Но, вероятно, наиболее впечатляющими из всех вариантов устройства внутренних покоев самок являются даже не те, что предусматривают диковинные механизмы отбора и/или фильтрации спермы, а женские репродуктивные системы, позволяющие обходиться вовсе без самца и его семени. Итак, поговорим напоследок о девственном размножении – феномене, который в водах Мирового океана носит характер не разового чуда, а поставленного на поток отлаженного процесса.

Так называемый факультативный партеногенез – одна из форм однополого размножения самок без участия самца. От других форм партеногенеза и бесполого размножения (агамогенеза) факультативный партеногенез отличается тем, что самки могут (но не обязаны) выбирать его в качестве альтернативы обычному половому размножению. При этом самки производят потомство, генетически отличающееся от них самих [50] Это обеспечивается за счет перекрестного обмена участками гомологичных хромосом на стадии мейоза. , и этим факультативный партеногенез отличается от клонирования, при котором воспроизводятся полные генетические копии (реплики) родителей исключительно с целью ускоренного прироста популяции.

Партеногенез у некоторых пресмыкающихся и рыб был открыт десятки лет тому назад, но в 2007 году настоящий фурор произвели акулы, когда Чапмэн с коллегами провели анализы ДНК малоголовой молот-рыбы, родившейся в неволе {200} 200 … анализы ДНК малоголовой молот-рыбы, родившейся в неволе … – D. D. Chapman et al, «Virgin birth in a hammerhead shark», Biol Lett 3 (2007): 425–427, doi:10.1098/rsbl.2007.0189. от самки, не имевшей контактов с другими особями того же вида свыше трех лет. На этот раз выяснилось, что никакой «заначки» мужской спермы, оставшейся с вольных времен, у матери не было, и приплод появился на свет безо всякого участия мужской ДНК. В том же году Чапмэн выявил подтвержденный случай партеногенеза у самки чернопёрой акулы [51] Вид Carcharhinus limbatus. , проведшей в неволе и полной изоляции от других особей своего вида девять лет {201} 201 … в неволе и полной изоляции от других особей своего вида девять лет . – Chapman et al., «Virgin birth in a hammerhead shark». . Правда, у этой чернопёрой акулы практически доношенный плод был обнаружен в матке при посмертном вскрытии, так что девственное рождение состояться не успело (но в данном случае и «почти» считается за доказательство). С тех пор занести свои имена в почетный список видов акул, способных производить потомство без участия самцов, успели еще акула-зебра [52] Вид Stegostoma fasciatum. и белопятнистая кошачья акула [53] Вид Chiloscyllium plagiosum. , у которых также были подтверждены случаи партеногенеза.

Тот факт, что партеногенез выявлен, по сути, на полюсах спектра разнообразия видов акул – от небольших донных яйцекладущих кошачьих до крупных живородящих чернопёрых, – свидетельствует, судя по всему, о том, что при необходимости способность к размножению без участия самца присуща, вероятно, всем акулам или даже всему классу хрящевых. Но до недавнего времени все случаи партеногенеза у акул наблюдались лишь в неволе – в институтских аквариумах и единожды в роскошном отеле в Дубае (что не удивительно; ведь если в Эмиратах крытые горнолыжные трассы с настоящим снегом построены посреди Аравийской пустыни, то завести при столичном отеле с золотыми ваннами дивную акулу, плодящуюся без участия самца, если в природе такие имеются, шейхам нужно всенепременно). Были сомнения, задействуют ли акулы подобную стратегию размножения в дикой природе. Дабы их рассеять, нам нужно было как-то заполучить ДНК и матери, и приплода, что представлялось практически нереальным в естественной среде обитания. У акул, знаете ли, самки отнюдь не домоседки и тем более не няньки своим детям. У них принцип такой: родить и сплавить. Поэтому очень трудно взять пробы генетических материалов матери и ее детей.

Так всё и было до недавнего времени, пока Фельдхайм и Чапмэн с коллегами не придумали инновационный метод прикладных генетических исследований, позволяющий выявлять партеногенез {202} 202 … позволяющий выявлять партеногенез … – Andrew T. Fields et al., «Facultative parthenogenesis in a critically endangered wild vertebrate», Curr Biol 25(11) (June 2015), R439–R447, doi:10.1016/j.cub.2015.04.018. в природных условиях [54] При помощи специальной компьютерной программы рассчитывается показатель степени внутреннего сродства ( англ . internal relatedness, сокр . IR) микросателлитной ДНК (01). Оценки IR ≈ 0,5 указывают на то, что особь является продуктом инбридинга, IR ≈ 1 – на партеногенез. . Новым методом уже удалось достоверно установить минимум один вид, благополучно размножающийся партеногенезом в природных условиях, и это оказалась вовсе не акула, а гребенчатый пилорылый скат [55] Вид Pristis pectinata. , находящийся, между прочим, на грани полного исчезновения {203} 203 … на грани полного исчезновения . – См .: The IUCN Red List of Threatened Species, October 5, 2015, http://www.iucnredlist.org/details/18175/0. .

Избыточный вылов и уничтожение человеком мангровых экосистем, где он обитает, в XX веке подчистую вымели гребенчатую рыбу-пилу из некогда достаточно широкого ареала обитания в теплых водах западной Атлантики. То, что этот вид относится к скатам, а не к акулам, не помешало человеку по достоинству оценить суп из его плавников, не уступающих по вкусовым качествам лучшим акульим, и привело к массовому браконьерскому лову гребенчатого пилорыла для поставки на азиатские рынки. Ну и, наконец, длинные рострумы (именные «рыла»), украшенные с торцов двумя рядами острых зубов, пользуются большой популярностью среди коллекционеров. Численность глобальной популяции гребенчатой рыбы-пилы по сравнению с 1960-ми годами снизилась на 95 %. При столь резком падении поголовья партеногенез этому виду может прийтись как нельзя кстати.